亞洲金屬百科
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  • 硅的用途及應用領域
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  • 硅的應用的原子結構決定了硅原子具有一定的導電性,但由于硅晶體中沒有明顯的自由電子,因此導電率不及金屬,且隨溫度升高而增加,因而具有半導體性質。國際上通常把商品硅分成金屬硅和半導體硅,金屬硅主要用來制作多晶硅、單晶硅、硅合金及硅鋼合金的化合物。半導體硅用于制作半導體器件??傮w來講,硅主要用來制作高純半導體、耐高溫材料、光導纖維通信材料、有機硅化合物、合金等,被廣泛應用于航空航天、電子電氣、建筑、運輸、能源、化工、紡織、食品、輕工、醫療、農業等行業。
  • 硅應用于集成電路高純的單晶硅是重要的半導體材料,可制成二極管、三極管、晶閘管和各種集成電路(包括人們計算機內的芯片和CPU),還可以做成太陽能光伏電池,將輻射能轉變為電能,2012年中國已經超越歐洲、日本成為世界太陽能電池生產第一大國。
  • 硅可用來制作金屬陶瓷復合材料,這種材料繼承了金屬和陶瓷的各自優點,同時還彌補了兩者不足,具有耐高溫、富韌性、可切割等優點。第一架航天飛機“哥倫比亞號”正是靠著硅瓦拼砌的外殼才抵擋住了飛機高速穿行稠密大氣時摩擦產生的高溫。
  • 純二氧化硅可拉制出高透明度的玻璃纖維,該纖維是光導纖維通信的重要材料,這種通信方式代替了笨重的電纜,通信容量高,不受電、磁干擾,不怕竊聽,具有高保密性。光導纖維通信使得人類的生活發生了革命性的巨變。
  • 硅膠槍硅的有機化合物,將硅優良的無機性能與有機材料性能相結合,使有機硅化合物別具一格,開辟了新的領域。其具備了表面張力低、粘溫系數小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質,并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優異特性,主要應用于密封、粘合、潤滑、涂層、表面活性、脫模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。隨著有機硅數量和品種的持續增長,應用領域不斷拓寬,有機硅已經成為化工新材料界獨樹一幟的重要產品體系,許多有機硅品種是其他化學品無法替代而又必不可少的。
  • 有機硅材料按其形態的不同可分為:硅烷偶聯劑(有機硅化學試劑)、高溫硫化硅橡膠、液體硅橡膠、硅油(硅脂、硅乳液、硅表面活性劑)、硅樹脂、復合物等。如有機塑料可以做成性能優良的防水布料,地鐵四壁噴涂有機硅可以解決滲水問題,古文物、雕塑等外表涂層也是有機硅化合物。硅油可做成一種很好的潤滑劑。硅橡膠可以作為絕緣材料,也可作為醫用高分子材料,受我國紡織、電子、醫療、日化等終端行業分布、需求影響,硅橡膠在有機硅下游產品中占據了半壁江山。
  • 2014-2015國內有機硅產品表觀消費量
  • 硅橡膠依靠其更好的特性已經逐漸被制品行業接受并在部分領域逐漸成為大眾橡膠,且隨著近幾年終端行業的發展,作為有機硅第二大產品的硅油也受到越來越多的關注,在紡織、電子、造紙等領域,硅油已經成為生產高品質產品必不可少的生力軍,預計在2015年表觀消費量將達到36萬噸,增幅將達到44%,硅油在有機硅下游產品中的比例將趨向歐美等發達國家。
  • 在我國有機硅行業下游產品的可持續發展過程中,硅橡膠發展潛力逐漸趨向平穩,而硅油、硅烷偶聯劑將成為下游產品重點發展方向,且持續性較強。
  • 國內有機硅主要下游消費結構
  • 一直以來,我國有機硅最大的下游產品是硅橡膠,硅橡膠最大的終端應用領域是建筑行業,這種結構在短期內仍將持續,近兩年我國房地產行業發展迅速,建筑幕墻以及涂料行業對有機硅產品的需求逐年遞增。2014年兩會結束,新型城鎮化的影響開始體現,《國家新型城鎮化規劃(2014-2020年)》,由新華社授權發布。規劃提出發展目標,即“常住人口城鎮化率達到60%左右,戶籍人口城鎮化率達到45%左右?!?
  • 近幾年,越來越多的有機硅企業開始重視產品的高附加值、新產品的研發,在各種高端領域,如醫藥、精細電子等,有機硅產品開始受到應用,對進口有機硅產品的依賴度開始減弱,并且隨著技術的不斷完善,后期有機硅產品在高端行業中的比例將會越來越大。
  • 硅與其他金屬可以制成合金,以此來提升其金屬性能。硅制成的合金主要包括:硅鋁合金、硅合金、硅鐵合金、硅合金等。
  • 硅鋁合金中硅元素的存在能夠改善合金的流動性,降低熱裂傾向,減少疏松,提高氣密性。這類合金具有較好的耐腐蝕性能和中等的機加工性能,具有中等強度和硬度,使塑性較低,用于制造低中強度的形狀復雜的鑄件,如蓋板、電機殼、托架等,也用作釬焊焊料。
  • 硅銅合金用于細化晶粒,提高導電性。
  • 硅鐵合金硅鐵合金是硅和鐵組成的鐵合金。硅鐵是以焦炭、鋼屑、石英(或硅石)為原料,用電爐冶煉制成的鐵硅合金。由于硅和氧很容易化合成二氧化硅,所以硅鐵常用于煉鋼時作脫氧劑,同時由于SiO2生成時放出大量的熱,在脫氧的同時,對提高鋼水溫度也是有利的。在鑄鐵工業中用作孕育劑和球化劑。在鑄鐵中加入一定量的硅鐵能阻止鐵中形成碳化物、促進石墨的析出和球化,因而在球墨鑄鐵生產中,硅鐵是一種重要的孕育劑(幫助析出石墨)和球化劑。同時,硅鐵還可作為合金元素加入劑,廣泛應用于低合金結構鋼、彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼及電工硅鋼之中,硅鐵在鐵合金生產及化學工業中,常用作還原劑。75#硅鐵在皮江法煉中常用于金屬鎂的高溫冶煉過程中,將CaO.MgO中的鎂置換出來,每生產一噸金屬鎂就要消耗1.2噸左右的硅鐵,對金屬鎂生產起著很大的作用。另外,磨細或霧化處理過的硅鐵粉,在選礦工業中可作為懸浮相。在焊條制造業中可作為焊條的涂料。高硅硅鐵在化學工業中可用于制造硅酮等產品。在以上這些用途中,煉鋼工業、鑄造工業和鐵合金工業是硅鐵的最大用戶。它們共消耗約90%以上的硅鐵。在各種不同牌號的硅鐵中,目前應用最廣的是75%硅鐵。在煉鋼工業中,每生產1t鋼大約消耗3-5kg75%硅鐵。
  • 硅錳合金硅錳合金是由錳、硅、鐵及少量碳和其它元素組成的合金,是一種用途較廣、產量較大的鐵合金。錳硅合金是煉鋼常用的復合脫氧劑,又是生產中低碳錳鐵和電硅熱法生產金屬錳的還原劑。錳和硅是碳鋼中所用的主要合金元素。錳是煉鋼過程中最主要的脫氧劑之一,幾乎所有的鋼種都需要用錳來脫氧。因為用錳來脫氧時所生成的氧產物熔點較低,易于上??;錳還能增大硅和鋁等強脫氧劑的脫氧效果。所有的工業鋼都需加入少量的錳作為脫硫劑,使鋼能進行熱軋、鍛造及其它工藝而不致斷裂,錳還是各鋼種中最重要的合金元素,在合金鋼中也會添加15%以上的錳以增加鋼的結構強度。硅是生鐵和碳鋼中僅次于錳的最重要的合金元素。在鋼生產中,硅主要用作熔融金屬的脫氧劑,或作為合金添加劑使鋼增加強度和改善其性能。硅還是一種有效的石磨化介質,它能使鑄鐵中的碳變成游離的石磨碳。加入標準灰口鑄鐵和球墨鑄鐵中的硅可達4%。而大量的錳和硅都是以鐵合金的形式添加到鋼液中的:錳鐵、硅錳和硅鐵。
  • 硅在提高植物對非生物和生物逆境抗性中的作用很大,是植物抵御逆境、調節植物與其他生物之間相互關系所必需的化學元素。如硅可以提高植物莖稈的硬度,硅可以提高植物對干旱、鹽脅迫、紫外輻射以及病蟲害等的抗性。硅可以提高水稻對稻縱卷葉螟的抗性,施用硅后水稻對害蟲取食的防御反應迅速提高,硅對植物防御起到警備作用。水稻在受到蟲害襲擊時,硅可以警備水稻迅速激活與抗逆性相關的茉莉酸途徑,茉莉酸信號反過來促進硅的吸收,硅與茉莉酸信號途徑相互作用影響著水稻對害蟲的抗性。
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